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前言

在Unreal Engine 5 (UE5) 中，腿部IK（Inverse Kinematics，逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)）是一個(gè)重要的動(dòng)畫技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)角色腳部準(zhǔn)確地放置在地面上，以提高動(dòng)畫的真實(shí)感。Foot placement是腿部IK的一個(gè)具體應(yīng)用，它確保了角色的腳能夠自然地與地面或其他表面接觸，避免穿?；驊铱盏那闆r。
首先看下效果
1.不使用IK的效果：可以看到角色腳是懸空的，并沒有和地面交互

2.使用IK的效果：角色腿部能自適應(yīng)地面

一、FootPlacement 是什么？

FootPlacement 是 UE5 中一個(gè)非常強(qiáng)大的動(dòng)畫節(jié)點(diǎn)，它綜合了多種技術(shù)來提升角色動(dòng)畫的質(zhì)量，特別是對(duì)于有腿角色的腳部放置和行走表現(xiàn)。下面是對(duì) FootPlacement 功能點(diǎn)的詳細(xì)描述，以及它是如何工作的：

1. 自動(dòng)腳步鎖定
   功能：FootPlacement 能夠自動(dòng)檢測(cè)角色腳下地形的高度，并將角色的腳精確地放置在地面上，無論地形如何變化。
   實(shí)現(xiàn)：通過使用射線檢測(cè)（Raycast）技術(shù)，FootPlacement 可以實(shí)時(shí)計(jì)算出腳下的地面高度，并調(diào)整腳部骨骼的位置，使其貼合地面。
   優(yōu)點(diǎn)：減少了手動(dòng)調(diào)整腳部位置的工作量，使得角色在不同地形上的移動(dòng)更加自然。
2. 可靠的盆骨控制
   功能：FootPlacement 不僅關(guān)注腳部的位置，還考慮到了盆骨的穩(wěn)定性和自然運(yùn)動(dòng)。
   實(shí)現(xiàn)：通過計(jì)算盆骨的位置和旋轉(zhuǎn)，確保角色在行走或跑步時(shí)，盆骨的運(yùn)動(dòng)既自然又穩(wěn)定。這包括在不同地形上行走時(shí)的微調(diào)，以防止角色看起來僵硬或不自然。
   優(yōu)點(diǎn)：提高了整體動(dòng)畫的流暢性和真實(shí)性。
3. IK的預(yù)計(jì)算
   功能：FootPlacement 會(huì)預(yù)先計(jì)算出腳部的IK解，以確保在動(dòng)畫播放過程中，腳部能夠快速而準(zhǔn)確地響應(yīng)地形變化。
   實(shí)現(xiàn)：在動(dòng)畫序列開始前，FootPlacement 會(huì)預(yù)先計(jì)算出每個(gè)關(guān)鍵幀的腳部位置和方向，存儲(chǔ)在緩存中。這樣在實(shí)際播放時(shí)，可以直接使用這些預(yù)計(jì)算的結(jié)果，減少實(shí)時(shí)計(jì)算的負(fù)擔(dān)。
   優(yōu)點(diǎn)：提高了性能，特別是在復(fù)雜的地形和多角色場(chǎng)景中。
4. 自動(dòng)適配地形
   功能：FootPlacement 能夠自動(dòng)適應(yīng)各種地形，包括平坦地面、斜坡、樓梯等。
   實(shí)現(xiàn)：通過射線檢測(cè)和地形分析，FootPlacement 可以識(shí)別出腳下的地形類型，并相應(yīng)地調(diào)整腳部和盆骨的位置及旋轉(zhuǎn)。
   優(yōu)點(diǎn)：使得角色在不同地形上的表現(xiàn)更加真實(shí)和自然。
5. 彈簧插值
   功能：FootPlacement 使用了大量的彈簧插值技術(shù)，使角色的動(dòng)作更加平滑和自然。
   實(shí)現(xiàn)：彈簧插值是一種模擬物理彈簧行為的技術(shù)，可以在兩個(gè)目標(biāo)位置之間平滑過渡。FootPlacement 使用這種技術(shù)來平滑腳部和盆骨的運(yùn)動(dòng)，減少突兀的跳躍和抖動(dòng)。
   優(yōu)點(diǎn)：提高了動(dòng)畫的平滑度和自然感，使得角色的運(yùn)動(dòng)更加逼真。
   代碼結(jié)構(gòu)和原理
   代碼量：FootPlacement 節(jié)點(diǎn)的代碼量大約有2000行，這是因?yàn)樗闪硕喾N功能和技術(shù)。
   模塊化設(shè)計(jì)：盡管代碼量較大，但 FootPlacement 采用了模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)功能都有獨(dú)立的模塊負(fù)責(zé)，使得代碼結(jié)構(gòu)清晰，易于理解和維護(hù)。
   核心算法：
   射線檢測(cè)：用于檢測(cè)腳下的地形高度和類型。
   IK求解：用于計(jì)算腳部的精確位置和旋轉(zhuǎn)。
   彈簧插值：用于平滑運(yùn)動(dòng)。
   緩存機(jī)制：用于預(yù)計(jì)算和存儲(chǔ)IK解，提高性能。
   盆骨控制：用于確保盆骨的穩(wěn)定性和自然運(yùn)動(dòng)。
   使用方法
   添加節(jié)點(diǎn)：在動(dòng)畫藍(lán)圖中，添加 FootPlacement 節(jié)點(diǎn)。
   配置參數(shù)：根據(jù)需要調(diào)整 FootPlacement 節(jié)點(diǎn)的各種參數(shù)，如射線檢測(cè)的距離、IK權(quán)重、彈簧插值的阻尼系數(shù)等。
   測(cè)試和調(diào)試：在編輯器中運(yùn)行游戲模式，觀察角色的腳部和盆骨運(yùn)動(dòng)是否符合預(yù)期，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

二、具體實(shí)現(xiàn)

1.動(dòng)畫藍(lán)圖加入FootPlacement 節(jié)點(diǎn)，以及LegIK節(jié)點(diǎn)

2.配置FootPlacement 節(jié)點(diǎn)

3.配置LegIK節(jié)點(diǎn)